DE10026458A1 - Low-emission opposed-piston 2-stroke engine with undersides of working pistons and automatic valves acting as scavenging pumps and connected to scavenging medium container - Google Patents

Low-emission opposed-piston 2-stroke engine with undersides of working pistons and automatic valves acting as scavenging pumps and connected to scavenging medium container

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Abstract

The engine has two crankshafts connected by a transmission train, and the undersides of the working positions act as scavenging pumps. Each pump is connected via automatic valves (3) to a common scavenger medium container (4), which also acts as charging air cooler and oil separator. The working pistons (1) run dry in the engine cylinders (10), and are connected to the cross heads (9) via single or double-jointed connecting rods (6). Power transmission elements or working machine are integrated in the transmission train.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gegenkolben- Zweitaktmotor, der aufgrund seiner besonderen Merkmale als schadstoffarmer Hochleistungsmotor in allen Bereichen einsetzbar ist. Insbesondere soll er im PKW- und LKW-Sektor Anwendung finden.The invention relates to a counter-piston Two-stroke engine, due to its special features as a low-polluting high-performance engine in all Areas can be used. In particular, it should be used in the car and truck sector Find.

Zweitaktmotoren nehmen zurzeit im Fahrzeugmotorenbau nur eine Außenseiterrolle ein. Sie sind zwar bei kleinen Zweirädern und als Gebrauchsmotoren häufig zu finden, dominieren im Rennmotorenbau und stellen auch bei großen Schiffsmaschinen die leistungsfähigste Motorengattung dar, doch im breiten Spektrum der PKW- und LKW-Motoren fehlen sie vollständig.Two-stroke engines are currently used in vehicle engine construction just an outsider role. You are at small two-wheelers and as commercial engines often too find, dominate in racing engine construction and also make the most powerful for large marine engines Engine type, but in the wide range of passenger car and truck engines are completely absent.

Der Grund hierfür ist besonders in den schwierigen Schmier- und Verschleißproblemen der Zylinder/Kolben- Gruppe und den hieraus resultierenden Partikelemissionen zu suchen. Aber auch die Notwendigkeit eines Spülgebläses zusätzlich zum Abgaslader macht den Zweitakter als Fahrzeugmotor nicht einfacher.The reason for this is particularly in the difficult Lubrication and wear problems of the cylinder / piston Group and the resulting To look for particle emissions. But also the The need for a flushing fan in addition to Exhaust gas charger makes the two-stroke as a vehicle engine not easier.

Derzeit ausgeführte Fahrzeug-Zweitaktmotoren lehnen sich als sogenannte gleichstromgespülte Motoren an die großen Schiffsmaschinen an. Der Spüllufteinlass erfolgt über Schlitze in der Zylinderbüchse und der Auslass wird durch mehrere Auslassventile im Zylinderkopf gesteuert; es sind also Zweitakter mit Ventilsteuerung für den Auslass. Solche Motoren erreichen oder übertreffen leicht die Leistungswerte moderner Viertakter, ein signifikanter Sprung zu höheren Werten ist jedoch nicht vorhanden.Vehicle two-stroke engines currently running are leaning as so-called DC-flushed motors large ship engines. The purge air inlet takes place via slots in the cylinder liner and the Outlet is through several exhaust valves in the Cylinder head controlled; So it's two-stroke with Valve control for the outlet. Such engines easily achieve or exceed the performance values modern four-stroke engine, a significant leap forward however, higher values are not available.

Die Ursachen dafür liegen in folgenden verfahrensbedingten Nachteilen:
The reasons for this lie in the following procedural disadvantages:

  • - Der Zylinderkopf stellt trotz mehrerer Auslassventile eine Drosselstelle dar, die hohen Zeitquerschnitte der Spülseite (Schlitze auf dem gesamten Umfang der Zylinderbüchse) werden nicht erreicht,- The cylinder head poses despite several Exhaust valves represent a throttle, the high Time cross sections of the rinsing side (slots on the entire circumference of the cylinder liner) are not reached,
  • - der Ventiltrieb stellt einen beachtlichen energetischen Verlust dar, zumal er mit doppelter Drehzahl laufen muss,- The valve train represents a considerable energetic loss, especially since it is double Speed must run,
  • - der Fahrzeugmotor benötigt neben dem Abgaslader ein zusätzliches mechanisches Spülgebläse, welches einen erheblichen Anteil Leistung verschlingt.- In addition to the exhaust gas charger, the vehicle engine requires one additional mechanical flushing fan, which a considerable amount of performance devours.

Diese Nachteile vermeidet der Gegenkolbenmotor, bei welchem Spülung und Auslass durch die beiden gegenläufigen Arbeitskolben gesteuert werden. Solche Motoren hatten z. B. als Flugdieselmotoren der Firma Junkers die doppelte Leistung vergleichbarer Viertaktmotoren und auch ein kleineres Baugewicht. Diese Gegenkolbenmotoren waren jedoch aufwendig konstruierte Aggregate mit beispielsweise 2 Einspritzpumpen und 4 Einspritzdüsen pro Motorzylinder. Auch sonst besaßen sie den für Flugmotoren üblichen hohen Sicherheitstandard, der einen hohen Fertigungsaufwand rechtfertigte. Aus heutiger Sicht besonders nachteilig waren die höhen Schadstoffemissionen und die geringe Lebensdauer. Alle diese Nachteile sind für heutige Fahrzeugmotoren völlig indiskutabel, so dass trotz der sehr guten motorischen Rennwerte die Gegenkolbenmotoren im Fahrzeugbau keinen Eingang gefunden haben.The counter-piston engine avoids these disadvantages which flush and outlet through the two opposite working pistons can be controlled. Such Motors had e.g. B. as aircraft diesel engines Junkers company twice the performance of comparable Four-stroke engines and also a smaller weight. However, these counter-piston engines were complex constructed aggregates with e.g. 2 Injection pumps and 4 injectors per Engine cylinder. Otherwise they had the for Aircraft engines usual high safety standard, the justified a high manufacturing effort. Out From today's perspective, the heights were particularly disadvantageous Pollutant emissions and the short lifespan. All these disadvantages are for today's vehicle engines completely out of the question, so despite the very good engine racing values the counter-piston engines in the Vehicle construction have not found an entrance.

Es ist Aufgabe der Erfindung, für die Schaffung eines schadstoffarmen Gegenkolben-Zweitaktmotors mit überragenden motorischen Rennwerten diese Nachteile zu vermeiden. It is an object of the invention to create a Low-emission counter-piston two-stroke engine with outstanding motor racing values these disadvantages avoid.  

Dabei soll vor allem:
Above all,

  • - Auf ein mechanisches Spülgebläse verzichtet,- dispenses with a mechanical flushing fan,
  • - das Ausschleusen von Ölanteilen wirksam verhindert und- Effectively prevents oil components from being discharged and
  • - eine wesentliche konstruktive Vereinfachung erreicht werden.- A significant constructive simplification is achieved become.
  • - Außerdem sollen dem Motorprinzip angepasste neue Verbrennungsverfahren eingesetzt werden.- In addition, new engine designs should be adapted Incineration processes are used.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Unterseiten aller Arbeitskolben zusammen mit selbsttätig wirkenden Ventilen als Spülpumpen arbeiten und diese mit einem gemeinsamen, am Motor angeflanschten und zugleich als Ladeluftkühler und Ölabscheider dienenden Spülmittelaufnehmer verbunden sind. Ferner laufen die Arbeitskolben völlig trocken in den Motorzylindern und sind über ein- oder doppelgelenkige Pleuelstangen mit den Kreuzköpfen des Triebwerks, welche die Seitenkräfte aufnehmen, verbunden.According to the invention, this object is achieved by that the bottoms of all the pistons along with automatically acting valves work as irrigation pumps and this with a common one, on the engine flanged and at the same time as intercooler and Detergent dispenser serving oil separator connected are. Furthermore, the working pistons run completely dry in the engine cylinders and are over one or double articulated connecting rods with the cross heads of the Engine, which absorb the lateral forces, connected.

Konstruktive Vereinfachungen werden dadurch erzielt, dass in den Triebwerksstrang zwischen den Kurbelwellen die Mittel zur Kraftübertragung oder eine Arbeitsmaschine direkt eingeschaltet sind.Design simplifications are achieved by that in the engine train between the crankshafts the means for power transmission or a Machine are switched on directly.

Neue Verbrennungsverfahren werden insbesondere für die Benzin-Direkteinspritzung (GDI) und die Diesel- Direkteinspritzung (DI) geschaffen. Beim Benzin-GDI- Verfahren sind erfindungsgemäß eine Einspritzdüse und mehrere Zündkerzen ringförmig um den Motorzylinder angeordnet. Die Zündkerzen werden entsprechend der Motorbelastung stufenweise aktiviert, so dass die Kraftstoffwolke unterschiedliche Wege von der Einspritzdüse bis zur aktivierten Zündkerze zurücklegt. New combustion processes are used especially for the Gasoline direct injection (GDI) and the diesel Direct injection (DI) created. With the gasoline GDI According to the invention, methods are an injection nozzle and several spark plugs in a ring around the engine cylinder arranged. The spark plugs are made according to the Motor load gradually activated so that the Different ways of fuel cloud Injector to activated spark plug travels.  

Beim Diesel-DI-Verfahren ragt eine Doppelkopfdüse mit beidseitig mehreren Einspritzbohrungen in den Motorzylinder hinein und ist konzentrisch oder leicht exzentrisch zu den beidseitig liegenden Kolbenbrennräumen angeordnet.In the diesel DI process, a double-headed nozzle protrudes several injection bores on both sides in the Engine cylinder and is concentric or light eccentric to the bilateral Piston combustion chambers arranged.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel dargestellt.The invention is based on one Embodiment shown.

Die Zeichnungen zeigen:The drawings show:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgeführten Motor, Fig. 1 is a sectional view of a motor embodying the present invention,

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Motorzylinder mit Einsatz des Benzin-GDI-Verfahrens, Fig. 2 shows a cross section through an engine cylinder with use of the gasoline-GDI process,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Motorzylinder mit Einsatz des Diesel-DI-Verfahrens, Fig. 3 shows a longitudinal section through an engine cylinder with use of the diesel-DI method,

Fig. 4 den Triebwerksstrang zwischen den Kurbelwellen mit Einbeziehung des Rädersatzes eines Wechselgetriebes, Fig. 4 shows the engine phase between crankshafts with inclusion of the set of wheels of a transmission,

Fig. 5 den Triebwerksstrang analog Fig. 4 mit Einbeziehung einer Arbeitsmaschine, Fig. 5 shows the engine strand analogous to FIG. 4, with inclusion of a work machine,

Fig. 6 den Triebwerksstrang mit Einbeziehung von Umschlingungsgetrieben und Fig. 6 shows the engine train with the inclusion of belt drives and

Fig. 7 den Längsschnitt durch einen Motorzylinder mit Mittel zur Verstellung der Spül- und Auslasssteuerzeiten. Fig. 7 shows the longitudinal section through an engine cylinder with means for adjusting the purge and exhaust timing.

Die Fig. 1 zeigt den Schnitt durch den Gegenkolbenmotor, wobei auf der linken Seite der Schnitt durch einen Arbeitskolben 1, die Spülpumpe und das Triebwerk angegeben ist. Die Unterseite des Arbeitskolbens 1 arbeitet zusammen mit einem Einlassventil 2 und einem Auslassventil 3 als Spülpumpe. Die durchgesetzte Ansaugluft tritt direkt in den an der Motorunterseite angebrachten Spülmittelaufnehmer 4 ein, welcher zugleich als Ladeluftkühler und Ölabscheider dient. Ein unter Umständen aus dem Dichtelement 5 an der Pleuelstange 6 austretendes Schmieröl, welches in die Ansaugluft gerät, wird im Ölabscheider ausgeschieden. Vom Spülmittelaufnehmer 4, in welchen alle Spülpumpen über ihre Auslassventile 3 einspeisen, tritt die gekühlte und vollständig entölte Spülluft über eine Verbindungsleitung, die in Fig. 1 nicht dargestellt ist, in die Spülluftkammer 7 des Motors ein. Ebenfalls nicht dargestellt und beschrieben ist ein am Motor angeordneter Abgaslader, dessen vom Verdichter gelieferte Luft ebenfalls in den Spülmittelaufnehmer 4 (= Ladeluftkühler) eingespeist wird. Fig. 1 shows the section of the opposed piston engine, being indicated on the left side of the section through a working piston 1, the irrigation pump and the engine. The underside of the working piston 1 works together with an inlet valve 2 and an outlet valve 3 as a flushing pump. The penetrated intake air enters directly into the detergent dispenser 4 attached to the underside of the engine, which also serves as a charge air cooler and oil separator. A lubricating oil emerging from the sealing element 5 on the connecting rod 6 , which gets into the intake air, is excreted in the oil separator. From the detergent receptacle 4 , into which all the flushing pumps feed via their outlet valves 3 , the cooled and completely de-oiled purge air enters the purge air chamber 7 of the engine via a connecting line, which is not shown in FIG. 1. Also not shown and described is an exhaust gas charger arranged on the engine, the air supplied by the compressor is also fed into the detergent receiver 4 (= charge air cooler).

Die eingangs beschriebene Spülpumpe kann auch ohne das Einlassventil 2 ausgeführt werden. In diesem Fall steuert, wie bei Zweitaktmotoren üblich, die Unterkante des Arbeitskolbens 1 den Lufteinlass in die Spülpumpe, so dass diese nur das Auslassventil 3 benötigt.The flushing pump described in the introduction can also be carried out without the inlet valve 2 . In this case, as is usual with two-stroke engines, the lower edge of the working piston 1 controls the air inlet into the flushing pump, so that it only requires the outlet valve 3 .

Die Pleuelstange 6 ist über ein Gelenk 8 mit dem Arbeitskolben 1 verbunden, während sie mit dem Kreuzkopf 9, welcher die Seitenkräfte des Triebwerks aufnimmt, starr verbunden ist. Sie kann jedoch auch doppelgelenkig zwischen dem Arbeitskolben 1 und dem Kreuzkopf 9 eingebaut sein, so dass jegliche Seitenkräfte auf den Arbeitskolben 1, die auch durch unsymmetrische thermische Verformungen der Motorteile entstehen können, vermieden werden. Damit sind erfindungsgemäß die Voraussetzungen für seitenkraftfreie und trocken laufende Arbeitskolben 1 geschaffen, deren Arbeitsweise damit auf die Grundfunktionen Abdichtung und axiale Kraftübertragung zurückgeführt wird. The connecting rod 6 is connected to the working piston 1 via a joint 8 , while it is rigidly connected to the crosshead 9 , which absorbs the side forces of the engine. However, it can also be installed in a double-jointed manner between the working piston 1 and the crosshead 9 , so that any lateral forces on the working piston 1 , which can also arise from asymmetrical thermal deformations of the engine parts, are avoided. Thus, according to the invention, the preconditions for side-force-free and dry-running working pistons 1 are created, the mode of operation of which is thus attributed to the basic functions of sealing and axial force transmission.

Auch für Kolben aus Werkstoffen wie z. B. Kohlegraphit, bei denen die völlige Abschirmung vom Triebwerksöl eher vorteilhaft als nachteilig ist, sind damit gute Laufeigenschaften und somit die Voraussetzungen für einen schadstoffarmen Motorbetrieb geschaffen worden.Also for pistons made of materials such as B. Carbon graphite, in which the complete shielding from Engine oil is beneficial rather than disadvantageous thus good running properties and thus the Requirements for low-pollutant engine operation been created.

Die Fig. 2 zeigt im Querschnitt durch einen Motorzylinder 10 die Anordnung und Arbeitsweise eines Benzin-Direkteinspritzverfahrens (GDI). Die Einspritzdüse 11 und mehrere Zündkerzen 12, 13 und 14 sind ringförmig um den Motorzylinder 10 angeordnet. Die Einspritzdüse 11 spritzt eine Kraftstoffwolke 15 schräg in Richtung der Zündkerze 12 und dadurch wird eine hohe Ladungsschichtung an dieser Zündkerze 12 erreicht. Ist diese aktiviert, kann für Leerlauf und geringe Teillast eine Verbrennung mit großen Luftzahlen erreicht werden. Wird anstelle der Zündkerze 12 die Kerze 13 oder 14 aktiviert, muss die Kraftstoffwolke 15 längere Wege bis zu ihrer Entzündung zurücklegen, womit bei natürlich verringerter Ladungsschichtung eine verbesserte Gemischaufbereitung eintritt. Dies entspricht einem Verbrennungsablauf bei höherer Teillast und Volllast. FIG. 2 shows in cross section through an engine cylinder 10 the arrangement and mode of operation of a gasoline direct injection method (GDI). The injection nozzle 11 and a plurality of spark plugs 12 , 13 and 14 are arranged in a ring around the engine cylinder 10 . The injection nozzle 11 injects a fuel cloud 15 obliquely in the direction of the spark plug 12 and as a result a high charge stratification is achieved on this spark plug 12 . If this is activated, combustion with large air ratios can be achieved for idling and low partial load. If the plug 13 or 14 is activated instead of the spark plug 12 , the fuel cloud 15 must travel longer distances to ignite, which results in an improved mixture preparation with a naturally reduced charge stratification. This corresponds to a combustion process at higher part load and full load.

Somit verwischen bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren die Grenzen zwischen strahl- und luftgeführtem Verbrennungsablauf in vorteilhafter Weise. Im Falle des Leerlaufes und geringer Teillast entspricht die Verbrennung eher einem strahlgeführten Verfahren, wobei die geringen Einspritzmengen die Zündkerze 12 nicht übermäßig belasten. Durch den Ladungsdrall sind aber auch Einflüsse einer Luftführung vorhanden, es kann also durch die Drallintensität Einfluss auf die Verbrennung genommen werden.Thus, in the method described above, the boundaries between jet-guided and air-guided combustion processes are blurred in an advantageous manner. In the case of idling and low partial load, the combustion corresponds more to a jet-guided method, the small injection quantities not putting excessive stress on the spark plug 12 . Due to the charge swirl there are also influences of an air flow, so the swirl intensity can influence the combustion.

Mit höheren Motorbelastungen und Motordrehzahlen kommen zunehmend eine Luft- und teilweise auch Wandführung der Kraftstoffwolke 15 zum Tragen. Sie wird vom Ladungsdrall - und teilweise von der Zylinderwandung - bis zu ihrer Entzündung an den Kerzen 13 oder 14 geführt.With higher engine loads and engine speeds, air and, in some cases, wall guidance of the fuel cloud 15 become increasingly important. It is guided by the charge swirl - and partly by the cylinder wall - until it ignites on candles 13 or 14 .

Der maximale Weg der Kraftstoffwolke 15 von der Einspritzdüse 11 bis zur Zündkerze 14 beträgt also etwa 3/4 des Zylinderumfanges, während bei herkömmlichen Motoren mit Zylinderkopf dafür nur maximal der Zylinderdurchmesser zur Verfügung steht. Bei Motoren mit Zylinderkopf ergeben sich bei Einsatz eines GDI-Verfahrens drei weitere Nachteile:
The maximum path of the fuel cloud 15 from the injection nozzle 11 to the spark plug 14 is therefore about 3/4 of the cylinder circumference, while in conventional engines with a cylinder head only the maximum cylinder diameter is available for this. For engines with a cylinder head, there are three further disadvantages when using a GDI process:

  • - Der Kolben wird wegen der Umlenkmulde für den Einspritzstrahl kopflastig und bis zu 25% schwerer,- The piston is because of the deflection for the Injection jet top-heavy and up to 25% heavier,
  • - die Zerklüftung des Kolbenbodens erhöht die Klopfgefahr und bedingt Einschränkungen bei der Ventilüberschneidung und- The fissure of the piston crown increases the Risk of knocking and restrictions in the Valve overlap and
  • - die Ladungsschichtung bei Teillast erfordert eine Annäherung des Kolbens an den oberen Totpunkt, d. h. die Einspritzung kann erst sehr spät erfolgen.- The charge stratification at partial load requires one Approach of the piston to the top dead center, d. H. the injection can take place very late.

Diese Nachteile werden beim GDI-Verfahren im Gegenkolbenmotor vermieden.These disadvantages are in the GDI process in Counter-piston engine avoided.

Die Fig. 3 zeigt im Längsschnitt durch einen Motorzylinder 10 die Anordnung und Arbeitsweise einer Diesel-Direkteinspritzung (DI). Eine Doppelkopfdüse 16 besitzt beidseitig mehrere Einspritzbohrungen 17, aus welchen Kraftstoffstrahlen 18 in die beidseitig liegenden Kolbenbrennräume 19 eingespritzt werden. Hierbei ist von Vorteil, dass durch die beidseitige Anordnung des Einspritzsystems die doppelte Anzahl von Einspritzbohrungen 17 eingebracht werden kann. Die thermisch hoch belastete Doppelkopfdüse 16 kann mit Hilfe eines Kraftstoffdurchflusses gekühlt werden. Sie kann auch mit keramischen oder anderen wärmedämmenden Stoffen beschichtet sein oder selbst aus solchen Stoffen bestehen. FIG. 3 shows a longitudinal section through an engine cylinder 10, the arrangement and operation of a Diesel direct injection (DI). A Doppelkopfdüse 16 has on both sides a plurality of injection holes 17, from which fuel jets 18 injected into the combustion chambers on both sides lying piston 19th The advantage here is that the double-sided arrangement of the injection system allows double the number of injection bores 17 to be introduced. The thermally highly loaded double-head nozzle 16 can be cooled with the aid of a fuel flow. It can also be coated with ceramic or other heat-insulating materials or even consist of such materials.

Die Fig. 4 zeigt die direkte Anbindung oder Einbeziehung eines Wechselgetriebes an den bzw. in den Motorblock. Die beiden Kurbelwellen 20 (vgl. Fig. 1), die untereinander formschlüssig verbunden sein müssen, sind hier durch die Kegelradsätze 21 und die Verbindungswelle 22 gekoppelt. Eine Kegelradverbindung zwischen den Kurbelwellen 20 ist technisch durchaus sinnvoll, da Kegelräder nach neuzeitlichem Standard im Wirkungsgrad den Stirnrädern nicht nachstehen und die Verbindungswelle 22 aufgrund ihrer Elastizität unerwünschte Schwingungen zwischen den Kurbelwellen 20 abbauen kann. Erfindungsgemäß ist nun auf der Verbindungswelle 22 eine Hohlwelle 23 angeordnet, welche den 1. Rädersatz 24 eines Wechselgetriebes trägt. Zwischen der Verbindungswelle 22 und der Hohlwelle 23 ist eine schaltbare Kupplung 25 angeordnet. FIG. 4 shows the direct connection or inclusion of a transmission on the or in the engine block. The two crankshafts 20 (cf. FIG. 1), which must be positively connected to one another, are coupled here by the bevel gear sets 21 and the connecting shaft 22 . A bevel gear connection between the crankshafts 20 makes technical sense, since bevel gears are not inferior in efficiency to the spur gears according to modern standards and the connecting shaft 22 can reduce undesirable vibrations between the crankshafts 20 due to its elasticity. According to the invention, a hollow shaft 23 is now arranged on the connecting shaft 22 , which carries the 1st gear set 24 of a change gear. A switchable coupling 25 is arranged between the connecting shaft 22 and the hollow shaft 23 .

Mit einer derartigen Motor-Getriebe-Kombination kann beispielsweise ein platzsparender Fahrzeug- Frontantrieb in sehr flacher Bauart geschaffen werden.With such a motor-gear combination for example a space-saving vehicle Front-wheel drive can be created in a very flat design.

Die Fig. 5 zeigt analog zur Fig. 4 die gleiche Anordnung der Kegelradsätze 21, der Verbindungswelle 22 und der schaltbaren Kupplung 25, wobei hier auf der Hohlwelle 23 eine Arbeitsmaschine 26 wie Elektromotor, Hydraulikpumpe o. a. angeordnet ist. Auch hier ergibt die Einbeziehung der anzutreibenden Organe in den Motortriebstrang zwischen den Kurbelwellen 20 eine raum- und bauaufwandsparende Konstruktion. Hieraus ist auch ein Hybridantrieb ableitbar.The Fig. 5 is analogous to Fig. 4, the same arrangement of the bevel gear 21, the connecting shaft 22 and the switchable coupling 25, wherein a working machine 26 such as an electric motor, hydraulic pump oa is here arranged on the hollow shaft 23. Here, too, the inclusion of the elements to be driven in the engine drive train between the crankshafts 20 results in a construction that saves space and construction costs. A hybrid drive can also be derived from this.

Die Fig. 6 zeigt die Anordnung eines leichten Rädergetriebes 27, welches den erforderlichen Synchronlauf zwischen den Kurbelwellen 20 herstellt. Die Drehmomentübertragung erfolgt durch zwei feste oder regelbare Umschlingungsgetriebe 28, welche das Drehmoment jeder Kurbelwelle 20 auf die zentrale Abtriebswelle 29 übertragen. Anstelle des Rädergetriebes 27 kann auch ein Kettengetriebe den Formschluss zwischen den Kurbelwellen 20 herstellen. Die hier erfolgte Art der Einbindung der Abtriebselemente in den Motortriebstrang hat den Vorteil, dass nur jeweils ein halbes Motordrehmoment von den Umschlingungsgetrieben 28 übertragen werden muss. Fig. 6 shows the arrangement of a light gear train 27 , which produces the required synchronous running between the crankshafts 20 . The torque is transmitted by two fixed or adjustable belt transmission 28 , which transmit the torque of each crankshaft 20 to the central output shaft 29 . Instead of the wheel gear 27 , a chain gear can also produce the positive connection between the crankshafts 20 . The type of integration of the output elements into the motor drive train has the advantage that only half a motor torque has to be transmitted from the belt drives 28 in each case.

Die Fig. 7 zeigt die Mittel zur Verstellung der Spül- und Auslasssteuerzeiten. Auf dem Motorzylinder 10 sind im Bereich der Spülöffnungen 30 und der Auslassöffnungen 31 die Steuerringe 32 und 33 beweglich angeordnet. Durch Verschieben und/oder Verdrehen derselben werden die Spül- und Auslassöffnungen 30 und 31 - wenn auch nur am äußeren Umfang - teilweise verdeckt, so dass zumindest mittelbar der Eintritt der Spülluft in die Spülöffnungen 30 und der Austritt der Abgase aus den Auslassöffnungen 31 zeitlich verschoben wird. Fig. 7 shows the means for adjusting the purge and exhaust timing. The control rings 32 and 33 are movably arranged on the engine cylinder 10 in the area of the flushing openings 30 and the outlet openings 31 . By moving and / or rotating the same, the purge and outlet openings 30 and 31 are partially covered, even if only on the outer circumference, so that the entry of the purge air into the purge openings 30 and the exit of the exhaust gases from the outlet openings 31 are shifted at least indirectly becomes.

BezugszeichenlisteReference list

11

Arbeitskolben
Piston

22

Einlassventil
Inlet valve

33rd

Auslassventil
Exhaust valve

44

Spülmittelaufnehmer
Detergent dispenser

55

Dichtelement
Sealing element

66

Pleuelstange
connecting rod

77

Spüllluftkammer
Purge air chamber

88th

Gelenk
joint

99

Kreuzkopf
Cross head

1010th

Motorzylinder
Engine cylinder

1111

Einspritzdüse (Benzin)
Injector (petrol)

1212th

, ,

1313

, ,

1414

Zündkerzen
Spark plugs

1515

Kraftstoffwolke
Fuel cloud

1616

Doppelkopfdüse (Diesel)
Double head nozzle (diesel)

1717th

Einspritzbohrung
Injection hole

1818th

Kraftstoffstrahl
Fuel jet

1919th

Kolbenbrennraum
Piston combustion chamber

2020th

Kurbelwelle
crankshaft

2121

Kegelradsatz
Bevel gear set

2222

Verbindungswelle
Connecting shaft

2323

Hohlwelle
Hollow shaft

2424th

11

. Rädersatz
, Gear set

2525th

schaltbare Kupplung
switchable clutch

2626

Arbeitsmaschine
Work machine

2727

Rädergetriebe
Gear transmission

2828

Umschlingungsgetriebe
Belt transmission

2929

zentrale Abtriebswelle
central output shaft

3030th

Spülöffnungen
Flushing openings

3131

Auslassöffnungen
Outlet openings

3232

, ,

3333

Steuerringe
Control rings

Claims (8)

1. Schadstoffarmer Gegenkolben-Zweitaktmotor in Kreuzkopfbauart und mit zwei Kurbelwellen, wobei die Kurbelwellen durch einen Triebwerksstrang verbunden sind und die Unterseiten der Arbeitskolben als Spülpumpen arbeiten, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spülpumpe über mindestens ein selbsttätig arbeitendes Ventil (3) mit einem gemeinsamen, zugleich als Ladeluftkühler und ölabscheider dienenden Spülmittelaufnehmer (4) verbunden ist, die Arbeitskolben (1) im Motorzylinder (10) trocken laufend über ein- oder doppelgelenkige Pleuelstangen (6) mit den Kreuzköpfen (9) verbunden und in den Triebwerksstrang (21; 22) die Mittel zur Kraftübertragung (23; 24; 25; 27; 28; 29) oder die Arbeitsmaschine (26) integriert sind.1.Low polluting counter-piston two-stroke engine in crosshead design and with two crankshafts, the crankshafts being connected by an engine train and the undersides of the working pistons working as flushing pumps, characterized in that each flushing pump has at least one self-operating valve ( 3 ) with a common, at the same time As a charge air cooler and oil separator detergent receiver ( 4 ) is connected, the working pistons ( 1 ) in the engine cylinder ( 10 ) running dry via single or double-jointed connecting rods ( 6 ) connected to the cross heads ( 9 ) and in the drive train ( 21 ; 22 ) Means for power transmission ( 23 ; 24 ; 25 ; 27 ; 28 ; 29 ) or the working machine ( 26 ) are integrated. 2. Schadstoffarmer Gegenkolben-Zweitaktmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Motorbetrieb mit Benzin-Direkteinspritzung (GDI) eine Ladungsschichtung durch eine um den Motorzylinder (10) ringförmige Anordnung einer Einspritzdüse (11) und mehrerer, stufen­ weise aktivierter Zündkerzen (12; 13; 14) erfolgt, derart, dass bei Teillast der Weg zwischen der Einspritzdüse (11) und der aktivierten Zündkerze (12) kurz ist und bei zunehmend höheren Motorlasten die Kraftstoffwolke (15) längere und stärker vom Drall der Verbrennungsluft beinflusste Wege von der Einspritzdüse (11) zur aktivierten Zündkerze (13; 14) zurücklegt.2. Low-emission counter-piston two-stroke engine according to claim 1, characterized in that in engine operation with gasoline direct injection (GDI) a charge stratification by an annular arrangement around the engine cylinder ( 10 ) of an injection nozzle ( 11 ) and several, gradually activated spark plugs ( 12 ; 13 ; 14 ) takes place in such a way that at partial load the path between the injection nozzle ( 11 ) and the activated spark plug ( 12 ) is short and at increasingly higher engine loads the fuel cloud ( 15 ) has longer and stronger paths from the injection nozzle which are influenced by the swirl of the combustion air ( 11 ) to the activated spark plug ( 13 ; 14 ). 3. Schadstoffarmer Gegenkolben-Zweitaktmotor nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Motorbetrieb mit Diesel-Direkteinspritzung (DI) eine Doppelkopfdüse (16) mit beidseitig mehreren Einspritzbohrungen (17) in den Motorzylinder (10) hineinragt und konzentrisch oder leicht exzentrisch zu den beidseitig liegenden Kolbenbrennräumen (19) angeordnet ist.3. Low-emission counter-piston two-stroke engine according to claim 1, characterized in that in engine operation with diesel direct injection (DI) a double-headed nozzle ( 16 ) with two injection bores ( 17 ) on both sides protrudes into the engine cylinder ( 10 ) and concentric or slightly eccentric to the Piston combustion chambers ( 19 ) lying on both sides is arranged. 4. Schadstoffarmer Gegenkolben-Zweitaktmotor nach An­ spruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Doppelkopfdüse (16) mittels eines Kraftstoffdurchflusses gekühlt und mit keramischen oder anderen wärmedämmenden Stoffen beschichtet ist oder selbst aus solchen Stoffen besteht.4. Low-emission counter-piston two-stroke engine according to claim 1 and 3, characterized in that the double-head nozzle ( 16 ) is cooled by means of a fuel flow and is coated with ceramic or other heat-insulating substances or even consists of such substances. 5. Schadstoffarmer Gegenkolben-Zweitaktmotor nach An­ spruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Triebwerksstrang zwischen den Kurbelwellen (20) einen Teil des Wechselgetriebes bildet, dergestalt, dass eine die Verbindungswelle (22) umschließende Hohlwelle (23) den 1. Rädersatz (24) trägt und eine schaltbare Kupplung (25) zwischen der Verbindungswelle (22) und der Hohlwelle (23) angeordnet ist.5. Low-emission counter-piston two-stroke engine according to claim 1 to 4, characterized in that the engine train between the crankshafts ( 20 ) forms part of the change gear such that a hollow shaft ( 23 ) surrounding the connecting shaft ( 22 ) surrounds the 1st gear set ( 24 ) carries and a switchable coupling ( 25 ) between the connecting shaft ( 22 ) and the hollow shaft ( 23 ) is arranged. 6. Schadstoffarmer Gegenkolben-Zweitaktmotor nach An­ spruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Triebwerksstrang zwischen den Kurbelwellen (20) auf der Hohlwelle (23) eine Arbeitsmaschine (26) wie Elektromotor, Hydraulikpumpe o. a. angeordnet ist.6. Low-polluting counter-piston two-stroke engine according to claim 1 to 4, characterized in that in the drive train between the crankshafts ( 20 ) on the hollow shaft ( 23 ) a work machine ( 26 ) such as an electric motor, hydraulic pump or the like is arranged. 7. Schadstoffarmer Gegenkolben-Zweitaktmotor nach An­ spruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein leichtes Räder- oder Kettengetriebe (27) den Synchronlauf zwischen den Kurbelwellen (20) herstellt und die Drehmomentübertragung durch zwei feste oder regelbare Umschlingungsgetriebe (28) von den Kurbelwellen (20) auf die zentrale Abtriebswelle (29) erfolgt.7. Low-emission counter-piston two-stroke engine according to claim 1 to 4, characterized in that a light gear or chain transmission ( 27 ) produces synchronous operation between the crankshafts ( 20 ) and the torque transmission by two fixed or adjustable belt transmission ( 28 ) from the crankshafts ( 20 ) on the central output shaft ( 29 ). 8. Schadstoffarmer Gegenkolben-Zweitaktmotor nach An­ spruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass beweg­ liche Steuerringe (32; 33) auf dem Motorzylinder (10) in den Bereichen der Spülöffnungen (30) und der Auslassöffnungen (31) angeordnet und durch ihre Verschiebung und/oder Verdrehung die Spül- und Auslasssteuerzeiten verstellbar sind.8. Low-emission counter-piston two-stroke engine according to claim 1 to 7, characterized in that movable control rings ( 32 ; 33 ) on the engine cylinder ( 10 ) in the areas of the flushing openings ( 30 ) and the outlet openings ( 31 ) and arranged by their displacement and / or rotation, the flushing and outlet control times are adjustable.
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